2024年6月19日,哥廷根大学Heike Krebber通讯在Nature发表题为dsRNA formation leads to preferential nuclear export and gene expression的文章,发现了一种涉及双链RNA(dsRNA)的基因表达调控的新机制。这一发现解释了一个长期存在的问题,即为什么许多长的非编码RNA(lncRNA)在明显缺乏编码潜力的情况下会被输出到细胞质。
研究人员发现,反义RNA(antisense RNA, asRNA)可以在解旋酶Dbp2的促进下与有义RNA形成dsRNA。值得注意的是,这些dsRNA主要定位在细胞质中,这与单链RNA(ssRNA)通常观察到的核保留相反。这种优先的细胞质定位归因于核输出受体Mex67介导的dsRNA的输出增强。
该团队证明,与ssRNA相比,Mex67对dsRNA表现出更高的结合亲和力。这种优先结合使dsRNA能够更快地从细胞核输出,从而增加其在细胞质中的存在。dsRNA的更快输出导致了基因表达的增强,如有义转录物的蛋白质水平增加。重要的是,dsRNA的形成似乎对应激反应或发育过渡期间的细胞表达程序发生变化至关重要。研究人员观察到,应激条件导致asRNA水平增加,同时其相应意义的mRNA上调。这表明dsRNA的形成可能是一种快速调节基因表达以应对细胞挑战的机制。
该研究确定DEAD-box解旋酶Dbp2是dsRNA形成的关键参与者。在缺乏Dbp2的情况下,细胞表现出dsRNA水平的显著降低,并伴随着poly(a)+RNA在细胞核中的积累。这一发现不仅突出了Dbp2在dsRNA生物发生中的重要性,而且揭示了它在支持mRNA输出中的作用。这项研究的意义深远,为在真核生物基因组中观察到的asRNA的普遍转录提供了一个潜在的解释,并为这些看似无功能的转录物如何参与基因调控提供了见解。此外,dsRNA的优先核输出为我们理解核质RNA运输及其对基因表达的影响增加了一层新的复杂性。
这项研究提出了关于这种机制在不同物种中的潜在保护及其在各种生物过程中的相关性的问题,包括发育、应激反应和疾病发病机制。此外,它可能会促使人们重新评估许多先前被视为转录噪声的lncRNA的功能意义。总之,这项研究强调了dsRNA形成在通过优先核输出调节基因表达中的重要性,挑战了目前对RNA生物学的理解,并为反义转录的功能相关性提供了一个新的视角。